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Les "Battery Manufacturing Days" du projet européen Artistic : une semaine consacrée à l'optimisation de la production de batteries Li-ion

Xavier Boivinet
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© Younghee Lee/CUBE3D Graphic

La première édition des "Battery manufacturing days" se tient cette semaine, du 29 juin au 3 juillet. Ce forum de discussion en ligne organisé par les participants au projet de recherche européen Artistic explorera les différents aspects de la production de batteries lithium-ion, et notamment la création d'un jumeau numérique des différentes étapes du procédé. Un point d'étape du projet démarré en 2018 pour une durée de cinq ans qui sera également l'occasion de présenter le premier livrable : une base de données de résultats issus de simulations et d'expérimentations.

Le projet de recherche européen Artistic met la production de batteries à l’honneur lors des « Battery manufacturing days », événement qui se déroule en ligne du 29 juin au 3 juillet. Lors de plusieurs conférences, les chercheurs invités ou affiliés au projet exposeront leurs derniers travaux autour de l’optimisation de la fabrication de batteries lithium-ions. Leurs résultats, aussi bien issus de simulations qu’expérimentaux, seront regroupés dans une base de données accessible en ligne et présentée pour la première fois à la fin de la semaine.

Jumeau numérique de la production de batteries

Financé par le Conseil européen de la recherche (ERC) à hauteur de deux millions d’euros, le projet Artistic a débuté en avril 2018 pour cinq ans. L’objectif : développer un jumeau numérique du procédé de fabrication des batteries lithium-ion, explique Alejandro A. Franco, professeur au Laboratoire de réactivité et chimie des solides (LRCS), à Amiens, et responsable du projet : « Nous utilisons des outils de modélisation physique et d’intelligence artificielle (IA) afin d’optimiser les paramètres impliqués dans les procédés. C’est une approche vraiment unique dans la production de batteries. »

Préparation de l’encre, enduction, séchage dans un four pour évaporer le solvant, calandrage, remplissage de l’électrolyte, assemblage… Toutes les étapes du procédé seront simulées et les paramètres optimisés. Ceux-ci peuvent être les proportions des différents types de matériaux lors de la préparation de l’encre par exemple, ou la porosité des électrodes – qui dépend de la pression appliquée lors du calandrage. « Elle doit être suffisante pour assurer une bonne conduction électronique, mais pas trop pour ne pas empêcher la migration les ions lithium au sein de l’électrolyte liquide », relève M. Franco.

Un algorithme chercheur de voies d'amélioration

Première étape du projet, une base de données a été établie à partir de plus de 200 conditions expérimentales, et autant de simulations. Cela a permis d’entraîner un algorithme de machine learning. « Il permet de faire des corrélations qu’un humain aurait du mal à établir pour déterminer des voies d’amélioration des électrodes », précise M. Franco. Exemple : pour préparer le mélange d’enduction, l’algorithme peut aider à déterminer les meilleures combinaisons de matériaux pour avoir des électrodes avec la porosité voulue. « Notre algorithme est capable de prédire un résultat exact dans 80 % des cas », estime M. Franco.

La mise à disposition de la base de données qui sera présentée à la fin de la semaine est le premier jalon de livraison du projet Artistic. « Elle sera en ligne d’ici deux ou trois semaines et à disposition de la communauté des chercheurs et des industriels, indique M. Franco. Une première version du jumeau numérique, avec le calculateur, devrait être disponible en ligne l’année prochaine. »

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